5.2.2. Метод приведенных энергий Гиббса

Пример 16. Вычислить энергию Гиббса реакции 4NH_3 (г) + 5O_2 (г) = 6H₂O _(г) + 4NO _(г) при 850 K.

Решение. Для вычисления константы равновесия методом приведенных энергий Гиббса следует воспользоваться данными таблицы 50 краткого справочника физико-химических величин.

Данная таблица содержит данные по приведенным энергиям Гиббса (Ф_Т) и изменениям энтальпии образования при 0 K, которые необходимы для данного расчета.

Значения приведенных энергий Гиббса рассчитаны для определенных температур. Для температуры 850 K берется среднее арифметическое между данными для температуры 800 и 900 K.

таблица справочных данных, необходимых для расчета:

Компонент	NH3 (г)	O2 (г)	H2O (г)	NO (г)
, кДж/моль	‒39,22	0	‒238,91	90,15
, Дж/моль∙K
800 K	194,46	205,16	188,84	210,07
900 K	199,25	208,75	192,9	213,70
850 K	196,86	206,96	190,87	211,90

2. Составить уравнение для расчета теплового эффекта реакции при 0 K и произвести необходимые вычисления:

2. Составить уравнение для расчета приведенной энергии Гиббса реакции при 850 K и произвести необходимые вычисления:

Вычислить значение логарифма константы равновесия по формуле:

5.3. Задачи для решения

Вычислить константу равновесия реакции при заданной температуре методом Темкина-Шварцмана и по методу приведенных энергий Гиббса

№	Реакция	Температура, °С
	2HBr (г) = H2 (г) + Br2 (г)	827
	CO2 (г) + 4H2 (г) = CH4 (г) + 2H2O (г)	402
	2HCl (г) = Cl2 (г) + H2 (г)	1227
	2N2 (г) + O2 (г) = 2N2O (г)	1227
	N2 (г) + O2 (г) = 2NO (г)	1127
	4HCl (г) + O2 (г) = 2H2O (г)+ 2Cl2 (г)	430
	CO (г) + 3H2 (г) = CH4 (г) + H2O (г)	427
	2H2S (г) = 2H2 (г) + S2 (г)	727
	H2 (г) + CO2 (г) = CO (г) + H2O (г)	527
	2H2O (г) = 2H2 (г) + O2 (г)	1327
	2CO2 (г) = 2CO (г) + O2 (г)	1727
	2SO2 (г) = 2O2 (г) + S2 (г)	527
	4HCl (г) + O2 (г) = 2H2O (г) + 2Cl2 (г)	650
	C2H6 (г) = С2H4 (г) + H2 (г)	627
	3H2 (г) +N2 (г) = 2NH3 (г)	527
	CH4 (г) + CO2 (г) = 2CO (г) + 2H2 (г)	490
	2CO2 (г) = 2CO (г) +O2 (г)	1127
	CO (г) + H2O (г) = CO2 (г) +H2 (г)	927
	2HI (г) = H2 (г) +I2 (г)	727
	2NO2 (г) = 2NO (г) + O2 (г)	727
	H2 (г) + CO (г) = HCOH (г)	727
	3CO (г) + 2H2O (г) = CH3OH (г) + 2CO2 (г)	127
	CO2 (г) + 3H2 (г) = CH3OH (г) + H2O (г)	627
	CO (г) + H2O (г) = CO2 (г) + H2 (г)	727
	C2H5OH (г) = CH3CHO (г) + H2 (г)	523
	2SO3 (г) = 2SO2 (г) + O2 (г)	1227
	2NO2 (г) = N2 (г) + 2O2 (г)	627
	2HBr = H2 + Br2	727
	2HI (г) = H2 (г) + I2 (г)	927
	C2H6 (г) = C2H4 (г) + H2 (г)	727

6. Расчет состава равновесной газовой смеси

6.1. Краткие теоретические сведения

Для определения состава системы при установившемся равновесии, а следовательно, и выхода продукта реакции необходимо знать константу равновесия и состав исходной смеси.

6.2. Примеры решения задач

Пример 17. Определить степень диссоциации иодоводорода на водород и иод

2HI_(g) = I_2(g) + H_2(g)

при температуре 693 K и давлении 1 атм., если константа равновесия реакции в данных условиях равна 0,02.

Обозначим степень диссоциации иодоводорода через α.

1 .Баланс реакции:

2HI_(g) = I_2(g) + H_2(g)

Вещество	HI	I2	H2
Было:	n	0	0
Реакция:	–nα	nα/2	nα/2
Итого:	n – nα	nα/2	nα/2

Пусть до начала реакции в системе было n моль HI.

Тогда на момент равновесия прореагировало nα моль этого вещества.

Согласно уравнению реакции, из 2 моль HI образуется по 1 моль H₂ и I₂.

Следовательно, если на момент равновесия в реакцию вступает nα моль HI, то образуется по моль H₂ и I₂.

2. Определить равновесные мольные доли компонентов системы по формуле:

,

где n_i – количество вещества отдельного компонента системы; – суммарное количество вещества всех компонентов системы,

.

;

;

.

3. Определить равновесные парциальные давления компонентов системы согласно формуле:

,

где – общее давление в системе, атм.

;

;

.

4. Составить уравнение константы равновесия процесса диссоциации иодоводорода

,

и подставить в полученное уравнение определенные в п. 3 парциальные давления компонентов:

,

упростить полученное уравнение:

и решить его относительно α: